Pregledimpulzni laserji
Najbolj neposreden način ustvarjanjalaserimpulzov je dodati modulator na zunanjost neprekinjenega laserja. Ta metoda lahko proizvede najhitrejši pikosekundni impulz, čeprav preprosta, vendar potrata svetlobne energije in konična moč ne moreta preseči neprekinjene svetlobne moči. Zato je učinkovitejši način za ustvarjanje laserskih impulzov modulacija v laserski votlini, shranjevanje energije v času izklopa niza impulzov in sproščanje v času vklopa. Štiri običajne tehnike, ki se uporabljajo za generiranje impulzov z lasersko modulacijo votline, so preklapljanje ojačenja, preklop Q (preklop izgub), praznjenje votline in zaklepanje načina.
Stikalo ojačanja ustvarja kratke impulze z modulacijo moči črpalke. Na primer, polprevodniški laserji s preklopom ojačanja lahko z modulacijo toka ustvarijo impulze od nekaj nanosekund do sto pikosekund. Čeprav je energija impulza nizka, je ta metoda zelo prilagodljiva, na primer zagotavlja nastavljivo frekvenco ponavljanja in širino impulza. Leta 2018 so raziskovalci na Univerzi v Tokiu poročali o femtosekundnem polprevodniškem laserju s preklopom ojačanja, ki predstavlja preboj v 40-letnem tehničnem ozkem grlu.
Močne nanosekundne impulze običajno ustvarjajo laserji s preklopom Q, ki se oddajajo v več krogih v votlini, energija impulza pa je v območju od nekaj miljoulov do več joulov, odvisno od velikosti sistema. Pikosekundne in femtosekundne impulze srednje energije (običajno pod 1 μJ) ustvarjajo predvsem načinno zaklenjeni laserji. V laserskem resonatorju je en ali več ultrakratkih impulzov, ki neprekinjeno krožijo. Vsak impulz znotraj votline oddaja impulz skozi izhodno spojno zrcalo, frekvenca pa je običajno med 10 MHz in 100 GHz. Spodnja slika prikazuje popolnoma normalno disperzijo (ANDi) disipativne solitonske femtosekundelaserska naprava z vlakni, ki jih je večino mogoče zgraditi s standardnimi komponentami Thorlabs (vlakna, leče, nastavek in miza za premik).
Tehnika praznjenja votline se lahko uporablja zaLaserji s preklopom Qza pridobitev krajših impulzov in laserji z zaklenjenim načinom za povečanje energije impulza z nižjo frekvenco.
Impulzi časovne in frekvenčne domene
Linearna oblika impulza s časom je na splošno relativno preprosta in jo je mogoče izraziti z Gaussovo in sech² funkcijo. Čas impulza (znan tudi kot širina impulza) je najpogosteje izražen z vrednostjo širine polovične višine (FWHM), to je širine, po kateri je optična moč vsaj polovica največje moči; Laser s preklopom Q ustvarja kratke nanosekundne impulze
Laserji z zaklenjenim načinom proizvajajo ultra kratke impulze (USP) v vrstnem redu od deset pikosekund do femtosekund. Hitra elektronika lahko izmeri le do deset pikosekund, krajše impulze pa je mogoče izmeriti samo s čisto optičnimi tehnologijami, kot so avtokorelatorji, FROG in SPIDER. Medtem ko nanosekundni ali daljši impulzi med potovanjem skoraj ne spremenijo širine impulza, tudi na dolge razdalje, lahko na ultra kratke impulze vplivajo različni dejavniki:
Disperzija lahko povzroči veliko širitev impulza, vendar se lahko ponovno stisne z nasprotno disperzijo. Naslednji diagram prikazuje, kako femtosekundni impulzni kompresor Thorlabs kompenzira disperzijo mikroskopa.
Nelinearnost na splošno ne vpliva neposredno na širino impulza, vendar razširi pasovno širino, zaradi česar je impulz bolj dovzeten za disperzijo med širjenjem. Katera koli vrsta vlaken, vključno z drugimi ojačevalnimi mediji z omejeno pasovno širino, lahko vpliva na obliko pasovne širine ali ultra kratkega impulza, zmanjšanje pasovne širine pa lahko povzroči razširitev v času; Obstajajo tudi primeri, ko se impulzna širina močno pikajočega impulza skrajša, ko se spekter zoži.
Čas objave: 5. februarja 2024